新型小功率离子微推进屏栅电源设计

蓝兴盛，沈 昂，汪 超，王邦兴

（上海空间电源研究所，上海 200245）

近年来，新型太空探测任务在国内外受到高度关注，离子微推进技术凭借其推力器可工作时间长、推力输出精准、体积重量小等特点被认为是太空探测任务中最先进、最有效的技术途径[1-3]。屏栅电源占离子推力器电源处理单元（Power Processing Unit,PPU）功率的80%以上，是整个PPU研究设计的核心[4]。

在离子电推进技术发展之初，为了克服传统化学推进质量大、总冲量小的缺点，国内外以屏栅电源的拓扑结构为主要研究对象，以长寿命、高效率、轻质量为目标研制出了适用于不同应用场合的屏栅电源。

1 目前国内外屏栅电源技术特点

现阶段国内外流行的屏栅电源拓扑结构主要分为移向/PWM 双全桥变换器拓扑、全桥LC 串联谐振电路拓扑和移向软开关技术。其中，移向/PWM双全桥变换器拓扑[5]根据输出电压反馈加入滞环比较器，对两种控制方式进行切换，使屏栅电源可以宽范围调节输出电压。当低电压输出时，PWM控制方式下变换器在硬开关模式下运行，效率低下，并且质量体积较大，适用于大功率输出的离子推力器。

LC 串联谐振电路拓扑，谐振电容Cr与谐振电感Lr构成串联谐振网络[6]。逆变器输出电压加入谐振网络，得到近似正弦波电流，流入高频变压器中，因此，变压器上的涡流损耗大幅降低。其不足之处在于高频变压器的电流与逆变电路的电流一致，开关管承受了较大的电流应力。另外，单谐振网络要实现输出功率变化存在困难。……